python的代码复用之函数 python函数与代码复用的例题

• 函数的定义与使用
• 实例7：七段数码管绘制
• 代码复用与函数递归
• 模块4：PyIntaller库的使用
• 实例8：科赫雪花小包裹

函数的定义与使用

函数的定义

函数是一段代码的表示

• 函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组
• 函数是一种功能的抽象，一般函数表达特定功能
• 两个作用：降低编程难度和代码复用

def <函数名>(<参数(0个或多个)>):
     <函数体>
     return <返回值>

案例：计算n!

def fact(n):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s *=i
    return s

y=f(x)

• 函数定义时，所指定的参数是一种占位符
• 函数定义后，如果不经过调用，不会被执行
• 函数定义时，参数是输入、函数体是处理、结果是输出(IPO)

函数的使用及调用过程

• 调用时要给出实际参数
• 实际参数替换定义中的参数
• 函数调用后得到返回值
  
  参数个数
  函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号
  函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数

def <函数名>(<非可选参数>,<可选参数>):
   <函数体>
   return <返回值>

def fact(n,m=1):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s *=i
    return s//m

函数定义时可以设计可变数量参数，既不确定参数总数量

def <函数名>(<参数>,*b):
   <函数体>
   return <返回值>

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

函数的返回值

• return保留字用来传递返回值
• 函数可以有返回值，也可以没有，可以有return，也可以没有
• return可以传递0个返回值，也可以传递多个返回值

局部变量和全局变量

规则1：局部变量和全局变量是不同变量

• 局部变量是函数内部的占位符，与全局变量可能重名但不同
• 函数运算结束后，局部变量被释放
• 可以使用global保留字在函数内部使用全局变量



• 
  



• 规则2：局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量



• 
  



• 总结——使用规则：
• 基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同
• 可以通过global保留字在函数内部声明全局变量
• 组合数据类型，如果局部变量未真实创建，则是全局变量

lambda函数

lambda函数返回函数名作为结果

• lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数
• 使用lambda保留字定义，函数名是返回结果
• lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数

<函数名>=lambda<参数>:<表达式>

等价于

def <函数名>(<参数>):
    <函数体>
    return  < 返回值>

>>> f= lambda x,y :x+y
>>> f(10,15)
25
>>> f=lambda :"lambda函数"
>>> print(f())
lambda函数

谨慎使用lambda函数

• lambda函数主要用作一些特定函数或方法的参数
• lambda函数有一些固定使用方式，建议逐步掌握
• 一般情况下，建议使用def定义的普通函数

实例7：“七段数码管绘制”问题

基本思路

• 步骤1：绘制单个数字对应的数码管
• 步骤2：获得一串数字，绘制对应的数码管
• 步骤3：获得当前系统时间，绘制对应的数码管
  

“七段数码管绘制”举一反三

理解方法思维

• 模块化思维：确定模块接口，封装功能
• 规则化思维：抽象过程为规则，计算机自动执行
• 化繁为简：将大功能变为小功能组合，分而治之

应用问题的扩展

• 绘制带小数点的七段数码管
• 带刷新的时间倒计时效果
• 绘制高级数码管

代码复用与函数递归

• 代码复用与模块化设计
• 函数递归的理解
• 函数递归的调用过程
• 函数递归实例解析

代码复用

把代码当成资源进行抽象

• 代码资源化：程序代码是一种用来表达计算的“资源”
• 代码抽象化：使用函数等方法对代码赋予更高级别的定义
• 代码复用：同一份代码在需要时可以被重复使用
  
  分而治之
• 通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达
• 具体包括：主程序、子程序和子程序间关系
• 分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想

紧耦合 松耦合

• 紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
• 松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
• 模块内部紧耦合、模块之间松耦合

递归

函数定义中调用函数自身的方式
$n !=\left\{\begin{array}{cc} 1 & n=0 \\ n(n-1) ! & \text { otherwise } \end{array}\right.$
两个关键特征

• 链条：计算过程存在递归链条
• 基例：存在一个或多个不需要再次递归的基例
  类似于数学归纳法
  通俗地说，基例就是n=1时，链条就是n与n-1的关系

def fact(n):
    if n==0:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)

函数+分支语句

• 递归本身是一个函数，需要函数定义方式描述
• 函数内部，采用分支语句对输入参数进行判断
• 基例和链条，分别编写对应代码

函数递归实例解析

字符串反转

将字符串s反转后输出

>>> s[::-1]

斐波那契数列
$F(n)=\left\{\begin{array}{cc} 1 & n=1 \\ 1 & n=2 \\ F(n-1)+F(n-2) & \text { otherwise } \end{array}\right.$

def f(n):
    if n== 1 or n==2:
        return 1
    else:
        return f(n-1)+f(n+2)

count=0
def hanoi(n,src,dst,mid):
    global count
    if n==1:
        print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))
        count+=1
    else:
        hanoi(n-1,src,mid,dst)
        print("{}:{}->{}".format(n,src,dst))
        count+=1
        hanoi(n-1,mid,dst,src)
>>> hanoi(3,"A","B","C")
1:A->B
2:A->C
1:B->C
3:A->B
1:C->A
2:C->B
1:A->B

PyInstaller库基本介绍

将.py源代码转换成无需源代码地可执行文件

PyInstaller库是第三方库

• 官方网站：http://www.pyinstaller.org
• 第三方库：使用前需要额外安装
• 安装第三方库需要使用pip工具
  
  PyInstaller库使用说明

参数	描述
-h	查看帮助
–clean	清理打包过程中地临时文件
-D,–onefir	默认值，生成dist文件夹
-F，–onefile	在dist文件夹中只生成独立地打包文件
-i<图标文件名.ico>	指定打包程序使用的图标(icon)文件

“科赫雪花小包裹”问题分析

分形几何

整体与局部具有很相似的特点

科赫曲线的绘制

• 递归思想：函数+分支
• 递归链条：线段的组合
• 递归基例：初识线段

#KochDrawV1.py
import turtle
def koch(size,n):
    if n==0:    #基例：最极端情况，n=0时，科赫曲线就是一条直线
        turtle.fd(size)
    else:       #递归链条：
        for angle in [0,60,-120,60]:  
            turtle.left(angle)
            koch(size/3,n-1)  #绘制一个尺寸为三分之一大小的n-1阶的科赫曲线
def main():
    turtle.setup(600,600)  # 定义窗口的大小
    turtle.penup()    #起笔
    turtle.goto(-200,100)  #让海归移动到（-200,100)的位置
    turtle.pendown()   #落笔
    turtle.pensize(2)  #设置笔的粗细
    level=2    
    size=400
    koch(size,level)   #绘制第一条科赫曲线
    turtle.right(120)
    #将第一阶（也就是最长的科赫曲线）连起来围成一周，试试分别将size依次改为0,1,...，或许就能看懂了
    koch(size,level)   #绘制第二条科赫曲线
    turtle.right(120)
    koch(size,level)
    turtle.hideturtle()   #把海归隐藏起来
main()

科赫雪花举一反三

绘制条件的扩展

• 修改分形几何绘制阶数
• 修改科赫曲线的基本定义及旋转角度
• 修改绘制科赫雪花的基本框架图形

分形几何千千万

• 康托尔基、谢尔宾斯基三角形、们歌海棉
• 龙形曲线、空间填充曲线、科赫曲线
• 函数递归的深入应用